科创中国
一种汽轮机新型机械超速保护系统
发布时间: 2025-05-25
基本信息
合作方式：
技术咨询
成果类型：
发明专利
行业领域：
新材料产业,新材料相关服务
成果介绍
本成果研发一种基于机械控制原理的汽轮机超速保护系统，该系统通过齿轮组识别和传递汽轮机超速信号，并触发停机保护，提升保护系统可靠性。该系统已经获得国家和PCT专利授权。
该系统在汽轮机端部转子上加工出驱动齿轮，与汽轮机轴平行独立布置与驱动齿轮相匹配的保护齿轮，保护齿轮通过电动机驱动，电动机启动后保护齿轮即维持3270rpm恒定转速运行。保护齿轮为类似棘轮型式设计，即只能承受单向扭矩传递。保护齿轮与其驱动轴之间通过螺纹配合，保护齿轮可以在外扭矩作用下沿着驱动轴做轴向位移运动。保护齿轮向左侧位移到一定程度后将向保护拉杆传递拉力，保护拉杆另一侧与汽轮机保护紧急遮断回路相互作用，完成停机功能。系统设计详见技术报告。
汽轮机转速在3270rpm以下运行时，保护齿轮速度大于驱动齿轮，两组齿轮之间轻微触碰，传递扭矩极小；当转速达到3270rpm时，两组齿轮正常啮合；当转速超过3270rpm后，驱动齿轮带动保护齿轮做相对于驱动轴的旋转，并产生相对于驱动轴向左侧的轴线位移运动，驱动齿轮带动保护拉杆向左侧移动，当运动到特定位置后，撑钩脱扣，机械滑阀从关闭位置变为打开位置，控制油系统压力失去，汽轮机停运。
成果亮点
本成果介绍了一种基于机械控制原理的汽轮机超速保护系统，该系统通过齿轮组识别和传递汽轮机超速信号，并触发停机保护，相比传统弹簧式机械超速保护，可以大幅提升保护系统可靠性。该系统能够彻底消除汽轮机类转动机械的超速风险，从本质上提高安全生产水平。具体特点如下：
1.采用齿轮组作为信号识别和传递装置，能够可靠解决电力行业典型的汽轮机超速重大事故，避免发生轴系损坏事故，提升设备本质安全水平。
2.系统不依靠弹簧形变原理，而是通过齿轮的圆周运动转化为轴向移动，将模拟量保护改进为开关量识别与信号传递，大幅改进机械装置可靠性。
3.该方案系统较为简单，基本无维护量，运行方面只需监视位置开关和驱动马达信号即可，系统可以实现自动复位，设计简单，动作可靠。
4.在汽轮机轴端设计齿轮不影响质量平衡，金属选材、机械加工等方面条件相对宽松，较传统机械超速保护装置易于加工和装配。
5.无需定期试验，降低生产运行人员工作强度，避免导致定期试验过程中的误动事故。
6.能够配合电子超速使用，符合“通过两种以上工作原理保护汽轮机不发生超速事故”的安全理念，提升汽轮机类转动机械本质安全水平。
团队介绍
本成果为生产一线技术人员在火力发电工程设计中，根据汽轮机生产运行过程中潜在的超速这个难点、焦点问题，进行深入思考，结合棘轮和螺丝工作原理研发的一种新型机械超速保护系统。
成果资料
产业化落地方案
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